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Java信号量Semaphore

Semaphore

Semaphore分为单值和多值两种，前者只能被一个线程获得，后者可以被若干个线程获得。

Semaphore实现的功能就类似厕所有5个坑，假如有10个人要上厕所，那么同时只能有多少个人去上厕所呢？同时只能有5个人能够占用，当5个人中的任何一个人让开后，其中等待的另外5个人中又有一个人可以占用了。另外等待的5个人中可以是随机获得优先机会，也可以是按照先来后到的顺序获得机会，这取决于构造Semaphore对象时传入的参数选项。单个信号量的Semaphore对象可以实现互斥锁的功能，并且可以是由一个线程获得了“锁”，再由另一个线程释放“锁”，这可应用于死锁恢复的一些场合。

再以一个停车场运作为例。为了简单起见，假设停车场只有三个车位，一开始三个车位都是空的。这时如果同时来了五辆车，看门人允许其中三辆不受阻碍的进入，然后放下车拦，剩下的车则必须在入口等待，此后来的车也都不得不在入口处等待。这时，有一辆车离开停车场，看门人得知后，打开车拦，放入一辆，如果又离开两辆，则又可以放入两辆，如此往复。

在这个停车场系统中，车位是公共资源，每辆车好比一个线程，看门人起的就是信号量的作用。

更进一步，信号量的特性如下：信号量是一个非负整数 （车位数）， 所有通过它的线程 （车辆） 都会将该整数减一 （使用资源）， 当该整数值为零时，所有试图通过它的线程都将处于等待状态。在信号量上我们定义两种操作： Wait（等待）和 Release（释放）。当一个线程调用Wait（等待）操作时，它要么通过然后将信号量减一，要么一直等下去，直到信号量大于一或超时。Release（释放）实际上是在信号量上执行加操作，对应于车辆离开停车场，该操作之所以叫做“释放”是因为加操作实际上是释放了由信号量守护的资源。

Semaphore(int permits, boolean fair) //创建具有给定的许可数和给定的公平设置的Semaphore。

还可以设置该信号量是否采用公平模式，如果以公平方式执行，则线程将会按到达的顺序（FIFO）执行，如果是非公平，则可以后请求的有可能排在队列的头部。

使用

Semaphore可以控制某个资源可被同时访问的个数，通过 acquire() 获取一个许可，如果没有就等待，而 release() 释放一个许可。

import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; import java.util.concurrent.Semaphore; public class SemaphoreTest {  public static void main(String[] args) {   // 线程池   ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();   // 只能5个线程同时访问   final Semaphore semp = new Semaphore(5);   // 模拟20个客户端访问   for (int index = 0; index < 50; index++) {    final int NO = index;    Runnable run = new Runnable() {     public void run() {      try {       // 获取许可       semp.acquire();       System.out.println("Accessing: " + NO);       Thread.sleep((long) (Math.random() * 10000));       // 访问完后，释放       semp.release();       //availablePermits()指的是当前信号灯库中有多少个可以被使用       System.out.println("-----------------" + semp.availablePermits());       } catch (InterruptedException e) {       e.printStackTrace();      }     }    };    exec.execute(run);   }   // 退出线程池   exec.shutdown();  } }

Accessing: 0 Accessing: 1 Accessing: 2 Accessing: 4 Accessing: 6 Accessing: 8 -----------------0 -----------------1 Accessing: 3 -----------------1 Accessing: 5 Accessing: 9 -----------------0 -----------------1 Accessing: 7 Accessing: 10 -----------------0 -----------------1 Accessing: 11 -----------------1 Accessing: 12 -----------------1 Accessing: 13 Accessing: 14 -----------------0 -----------------1 Accessing: 15 -----------------0 Accessing: 16 -----------------1 Accessing: 17 -----------------1 Accessing: 18 -----------------1 Accessing: 19 -----------------0 Accessing: 20 Accessing: 21 -----------------0 Accessing: 22 -----------------0 -----------------1 Accessing: 23 -----------------1 Accessing: 24 -----------------0 Accessing: 25 Accessing: 26 -----------------0 -----------------1 Accessing: 27 -----------------1 Accessing: 28 -----------------1 Accessing: 29 Accessing: 30 -----------------0 -----------------1 Accessing: 31 -----------------1 Accessing: 32 -----------------1 Accessing: 33 -----------------1 Accessing: 34 Accessing: 35 -----------------0 -----------------1 Accessing: 36 -----------------1 Accessing: 37 -----------------1 Accessing: 38 -----------------1 Accessing: 39 -----------------1 Accessing: 40 Accessing: 41 -----------------0 -----------------1 Accessing: 42 Accessing: 43 -----------------0 Accessing: 44 -----------------0 -----------------1 Accessing: 45 -----------------1 Accessing: 46 -----------------1 Accessing: 47 -----------------1 Accessing: 48 -----------------1 Accessing: 49 -----------------1 -----------------2 -----------------3 -----------------4 -----------------5